DE102008002101A1

DE102008002101A1 - Radialkolbenpumpe

Info

Publication number: DE102008002101A1
Application number: DE200810002101
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-03

Abstract

Eine Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffeinspeisung in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend eine Antriebswelle 1 mit einem Exzenter (2), der außenseitig von einer kreisförmig begrenzten Laufbahn (3) begrenzt ist, sowie einen in einem Hohlzylinder aufgenommenen Kolben (4), der mittels einer Druckfeder (5) an die Laufbahn (3) angedrückt und in dem Hohlzylinder hin- und herbewegbar ist. Die Antriebswelle (1) ist radial innerhalb des Exzenters (2) auf einen Mitnehmer (1.1) mit rechteckig begrenztem Profil reduziert, wobei der Exzenter (2) durch eine mit einer Durchbrechung (6) versehene Scheibe (2.1) gebildet und mit der Durchbrechung (6) unverdrehbar auf den Mitnehmer (1.1) aufgefügt ist, dass die Durchbrechung (6) den Mitnehmer (1.1) in einer ersten Richtung A leicht verschiebbar und nahezu spielfrei berührt und in zumindest einer zweiten Richtung B, die sich quer zu der ersten Richtung A erstreckt, um das Maß der Exzentrizität E radial nach außen verschiebbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Radialkolbenpumpe, insbesondere von einer Kraftstoffhochdruckpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Stand der Technik
Eine solche Kraftstoffhochdruckpumpe ist aus der DE19814506A1 bekannt. Auf dem Exzenter ist dabei ein sogenannter Polygonring relativ verdrehbar gelagert, mit dem die Enden der radial in Umfangsrichtung verteilten Kolben in Eingriff stehen, die bei rotierender Antriebswelle aufeinanderfolgend in den sie aufnehmenden Hohlzylindern rasch unten und oben bewegt werden, wobei Kraftstoff über ein Ansaugventil in den Pumpenraum eingesogen und anschließend darin verdichtet und über ein Hochdruckventil in ein Rail überführt wird, an das die verschiedenen Injektoren einer Verbrennungskraftmaschine angeschlossen sind, die deren Brennräume versorgen. Die Lagerung des Polygonrings ist verhältnismäßig aufwändig herzustellen. Außerdem wird je Umdrehung der Antriebswelle nur ein Pumpenhub erzielt. Es besteht daher der Wunsch nach einer anderen Ausbildung.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat den Vorteil, dass je Umdrehung der Antriebswelle zwei Pumpenhübe erzielt werden und dass ein auf einem Exzenter gelagerter Polygonring nicht mehr nötig ist. Die Wirksamkeit der Radialkolbenpumpe ist hierdurch deutlich verbessert.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe angegeben.
Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 2 wird erreicht, dass Querkräfte nicht mehr von der Scheibe auf den Kolben übertragen werden können. Für die Verschleißminderung der Kolbenführung ist das von großem Vorteil.
Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 3 wird bei jedem Pumpenhub eine übereinstimmend große Förderleistung erzielt.
Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 wird die Montage der Scheibe auf dem Mitnehmer vereinfacht. Es muss vor allem keine besondere Einbauvorschrift für die Erzielung einer definierten Funktion beachtet werden
Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 5 wird die spezifische Flächenpressung zwischen dem Mitnehmer und der ihn als Führung aufnehmenden Durchbrechung vermindert. Dies vermindert den Verschleiß. Außerdem lassen sich mit einer solchen Bauform größere Kräfte auf die Scheibe und damit den Kolben übertragen und im Ergebnis höhere Pumpendrücke erzielen.
Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 6 werden die Förderleistung und die Dauerhaltbarkeit der Radialkolbenpumpe maximiert bei relativ einfacher Herstellbarkeit.
Zeichnung
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Sie werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
1 den schematischen Aufbau einer Radialkolbenpumpe in quergeschnittener Darstellung
2 die Radialkolbenpumpe nach 1 in längsgeschnittener Darstellung
3 bis 6 den Bewegungsablauf zischen dem Mitnehmer und der Scheibe, der sich bei einer vollen Umdrehung der Antriebswelle ergibt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Radialkolbenpumpe zur Einspeisung von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine. Der Einspritzpumpe wird der Kraftstoff über eine nicht dargestellte Kraftstoffpumpe zugeführt, in dem der Kraftstoff über ein Saugventil in den Pumpenraum 7 eingepresst, darin auf Hochdruck verdichtet und über ein Hochdruckventil ausgestoßen und in einen Hochdrucksammler überführt wird, an den die Injektoren der zu versorgenden Verbrennungskraftmaschine angeschlossen sind. Das Saugventil und das Hochkdruckventil sind in der Zeichung nicht dargestellt. Sie bewirken, dass der Pumpenraum 7 nur in einer Richtung durchströmbar ist, die hier durch Pfeile angedeutet ist.
Die Radialkolbenpumpe umfasst zu diesem Zweck eine Antriebswelle 1 mit einem Exzenter 2, der außenseitig von einer kreisförmig begrenzten Laufbahn 3 begrenzt ist sowie einen in einem Hohlzylinder aufgenommenen Kolben 4, der mittels einer Druckfeder 5 an die Laufbahn 3 angedrückt und durch den Exzenter in dem Hohlzylinder hin- und herbewegbar ist. Die von der Laufbahn 3 abgewandte Seite des Kolbens 4 begrenzt den Pumpenraum 7, in dem der Kraftstoff auf Hochdruck verdichtet wird.
Die Antriebswelle 1 der Radialkolbenpumpe ist radial innerhalb des Exzenters 2 auf einen Mitnehmer 1.1 mit rechteckig begrenztem Profil reduziert, wobei der Exzenter 2 durch eine mit einer Durchbrechung 6 versehene Scheibe 2.1 gebildet und mit der Durchbrechung 6 querverschiebbar auf den Mitnehmer 1.1 aufgefügt ist, wobei die Durchbrechung 6 den Mitnehmer 1.1 in einer ersten Richtung A leicht verschiebbar und nahezu spielfrei berührt und die in in einer zweiten Richtung B, die sich quer zu der ersten Richtung A erstreckt, um das Maß der Exzentrizität E, gebildet durch die Summe des beiderseitigen Spiels E1 und E2, radial nach außen verschiebbar ist.
Auf der Scheibe 2.1 ist ein relativ verdrehbarer Exzenterring 2.2 mit einem Gleitlager gelagert, auf dem der Kolben 4 mit einem Kolbenschuh 4.1 abgestützt ist. Der Kolben 4 und damit zugleich der Kolbenschuh 4.1 berühren den Exzenterring 2.2 elastisch anliegend durch die Kraft der vorgespannten Druckfeder 5.
Die Scheibe 2.1 ist, in der Vorderansicht betrachtet, symmetrisch ausgebildet und mit einer rechteckig begrenzten Durchbrechung 6 auf dem Mitnehmer 1.1 gelagert. Der Mitnehmer 1.1 hat ein quadratisch begrenztes Profil, das symmetrisch, jedoch im Umfang der beiderseitigen Abstände E1 und E2 von den Stirnflächen der Durchbrechung 6 querverschiebbar in der Durchbrechung 6 aufgenommen ist.
Der Mitnehmer 1.1 kann abweichend davon auch ein rechteckig begrenztes Profil haben, das in Längsrichtung der Durchbrechung 6 eine größere Ausdehnung hat als quer zu dieser Richtung. Dadurch wird eine verminderte Flächenpressung in bezug auf die von dem Mitnehmer 1.1 berührten Flächen der Durchbrechung 6 erzielt und als Folge davon ein verminderter Verschleiß.
Die Durchbrechung 6 ist in zwei senkrecht zueinander angeordneten Richtungen mittig in Scheibe 2.1 angeordnet und so groß wie möglich ausgebildet. Hierdurch wird eine maximale Pumpenleistung erzielt.
2 zeigt die Radialkolbenpumpe in längsgeschnittener Darstellung, bezogen auf die Lage der Antriebswelle 1. Diese ist relativ verdrehbar in einem Gehäuse gelagert und um Ihre Achse rotierbar. Die auf dem Mitnehmer 1.1 quer in einer Richtung verschiebbare aber nicht relativ zu der Antreibswelle 1 verdrehbare Scheibe 2.1 ist in axialer Richtung durch Klemmringe 1.2 gegen eine Relativverschiebung gesichert.
Auf dem Außenumfang der Scheibe 2.1 ist der relativ verdrehbare Exzenterring 2.2 mit einem Gleitlager gelagert.
Die Funktion der Radialkolbenpumpe wird in den 3 bis 6 an Hand schematischer Darstellungen verdeutlicht. Der Exzenterring 2.1 und die Druckfeder 5 ist dabei aus Gründen der besseren Anschaulichkeit weggelassen worden.
3 zeigt eine Arbeitsposition der Scheibe 2.1, die etwa den Gegebenheiten gemäß 1 entspricht. Der Mitnehmer 1.1 befindet sich in einem mittleren Bereich der Durchbrechung 6, und der Kolben 4 ist durch die Druckfeder 5 in Richtung des Mitnehmers 1.1 belastet. Er liegt dadurch unter einer elastischen Vorspannung am Außenumfang des nicht dargestellten Exzenterringes 2.1 an. Die dabei freigesetzten Kräfte übertragen sich unvermindert über die Scheibe 2.1 auf den Mitnehmer 1.1.
De Mitnehmer 1.1 folgt der Rotation der Antriebswelle 1, welche sich folglich direkt auf die Scheibe 2.1 überträgt.
Bei fortschreitender Drehbewegung ergibt sich die Situation gemäß 4 und nachfolgend gemäß 5, bei der die Scheibe 2.1, bedingt der auf Ihrem Außenumfang lastenden Kräfte der Druckfeder 5, mit ihren Führungsflächen 6.1 auf dem Mitnehmer 1.1 in die dargestellte Position gleitet, in der sie das Ende der Durchbrechung 6 berührt. Der Kolben 4 gelangt dabei in seine unterste Position, in der sich der Pumpenraum 7 vollständig mit frischem Kraftstoff füllt. Die Relativverschiebung der Scheibe 2.1 in bezug auf den Mitnehmer wird in 5 abschließend gezeigt.
6 zeigt die Situation, die sich bei weiter fortschreitender Drehbewegung der Antriebswelle 1 und damit zugleich des Mitnehmers 1.1 ergibt. Sie ist dadurch charakterisiert, dass die den Mitnehmer 1.1 berührenden Führungsflächen der Antriebswelle 1 einen zunehmend flacher werdenden Winkel mit der Längsachse des Kolbens 4 einschließen, wobei sich der Kolben 4 anhebt in eine Arbeitsposition, wobei das in dem Pumpenraum 7 enthaltene Kraftstoffvolumen zunehmend über das Hochdruckventil ausgepresst und in das Rail überführt wird.
Bei weiter fortschreitender Drehbewegung gelangt die Scheibe 2.1 auf dem Mitnehmer 1.1 wieder in eine Position, in der sich der Winkel, den die Führungsflächen 6.1 zu der Wirkungsrichtung der Feder 5 einnehmen, in entgegengesetzter Richtung zunehmend vergrößert. Die Scheibe 2.1 gleitet dadurch unter der Wirkung der Federkraft der Feder 5 auf dem Mitnehmer 1.1 mit ihrer Durchbrechung 6 in entgegengesetzter Richtung bis zum entgegengesetzten Ende und zur Anschlagberührung der Durchbrechung 6 des Mitnehmers 1.1. Dabei füllt sich der Pumpenraum 7 erneut mit frischen Kraftstoff. Bei weiter fortschreitender Drehbewegung der Antriebswelle 1 und des Mitnehmers 1.1 resultiert wiederum zunächst zunächst eine Auspressung des in dem Pumpenraum 7 befindlichen Kraftstoffes in das Rail, bis sich die Scheibe 2.1 auf dem Mitnehmer 1.1 bis zum entgegengesetzten Ende der Durchbrechung erneut gleitend verschiebt und der Pumpenraum aufs Neue mit frischerm Kraftstoff füllt.
Bei einer jeden Umdrehung der Antriebswelle 1 ergeben sich zwei Pumpenhübe, was einen enormen Wirkungsgrad der Radialkolbenpumpe bedingt. Dabei ist es von hervorzuhebender Bedeutung, dass die Relativbewegung der Scheibe 2.1 in den Saughub nach Überwindung der Haftreibung beim Erreichen einer genügend steilen Zuordnung der Führungsflächen 6.1 der Durchbrechung 6 nahezu schlagartig erfolgt, während für den Arbeitshub des Kolbens 4 ein verhältnismäßig großer Drehwinkel der Antriebswelle 1 zur Verfügung steht. Diese bedingt eine schonende Arbeitweise der Radialkolbenpumpe und eine lange Gebrauchsdauer.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19814506 A1 [0002]

Claims

Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffeinspeisung in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend eine Antriebswelle 1 mit einem Exzenter (2), der außenseitig von einer kreisförmig begrenzten Laufbahn (3) begrenzt ist sowie einen in einem Hohlzylinder aufgenommenen Kolben (4), der mittels einer Druckfeder (5) an die Laufbahn (3) angedrückt und in dem Hohlzylinder hin- und herbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) radial innerhalb des Exzenters (2) auf einen Mitnehmer (1.1) mit rechteckig begrenztem Profil reduziert ist, dass der Exzenter (2) durch eine mit einer Durchbrechung (6) versehene Scheibe (2.1) gebildet und mit der Durchbrechung (6) unverdrehbar auf den Mitnehmer (1.1) aufgefügt ist, dass die Durchbrechung (6) den Mitnehmer (1.1) in einer ersten Richtung A leicht verschiebbar und nahezu spielfrei berührt und in zumindest einer zweiten Richtung B, die sich quer zu der ersten Richtung A erstreckt, um das Maß der Exzentrizität E radial nach außen verschiebbar ist.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Außenumfang der Scheibe (2.1) ein relativ verdrehbarer Exzenterring (2.2) gelagert ist.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (2.1), in der Vorderansicht betrachtet, symmetrisch ausgebildet und mit einer rechteckig begrenzten Durchbrechung (6) auf dem Mitnehmer (1.1) gelagert ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (1.1) ein quadratisch begrenztes Profil hat.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (1.1) ein rechteckig begrenztes Profil hat, das in Längsrichtung der Durchbrechung (6) einer größere Ausdehnung hat als quer zu dieser Richtung.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechung (6) in zwei senkrecht zueinander angeordneten Richtungen mittig in Scheibe (2.1) angeordnet ist.